DE69934642T2

DE69934642T2 - Electrolyte for a capacitor

Info

Publication number: DE69934642T2
Application number: DE69934642T
Authority: DE
Inventors: Ashish East Amherst Shah; Christina Amherst Scheuer; Lauren North Tonawanda Miller; Barry C. Alden Muffoletto
Original assignee: Greatbatch Ltd
Current assignee: Greatbatch Ltd
Priority date: 1998-08-28
Filing date: 1999-08-27
Publication date: 2007-10-25
Anticipated expiration: 2019-08-28
Also published as: ATE350757T1; EP0989572A3; EP0989572B1; JP2000150316A; USRE47435E1; DE69934642D1; US6219222B1; EP0989572A2

Abstract

An electrolyte for activating an electrolytic or electrochemical capacitor is described. The electrolyte preferably includes a mixed solvent of water and ethylene glycol having an ammonium salt dissolved therein. An acid such as phosphoric or acetic acid is used to provide a pH of about 3 to 6. The electrolyte is particularly useful for activating a ruthenium oxide/tantalum capacitor having an anode breakdown voltage in the range of 175 to 300 volts.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein die Umwandlung chemischer Energie in elektrische Energie und insbesondere eine Elektrolytlösung mit hoher spzifischer elektrischer Leitfähigkeit und hoher Durchbruchspannung ("breakdown voltage").The The present invention relates generally to the conversion of chemical Energy in electrical energy and in particular an electrolyte solution with high specific electrical conductivity and high breakdown voltage ("breakdown voltage").

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Elektrolyten, der zur Aktivierung eines elektrolytischen oder elektrochemischen Kondensators fähig ist. Der Elektrolyt weist ein Lösungsmittel auf, das Wasser und Ethylenglycol umfasst, wobei ein Ammoniumsalz darin gelöst ist. Eine Säure oder Säuren werden als Additiv verwendet, um den geeigneten pH, spezifische elektrische Leitfähigkeit und Durchbruchsspannung für eine spezielle Kondensatoranwendung zu erreichen.The The present invention relates to an electrolyte for activation an electrolytic or electrochemical capacitor is capable. The electrolyte has a solvent which comprises water and ethylene glycol, wherein an ammonium salt solved in it is. An acid or acids are used as an additive to obtain the appropriate pH, specific electric conductivity and breakdown voltage for to achieve a special capacitor application.

Ein beispielhafter Kondensator umfasst eine Anode aus einem Grundmetall, wie Aluminium oder Tantal, das mit einer oxidierten Oberfläche versehen ist. Die oxidierte Anodenoberfläche ist eine dielektrische Schicht, die typischerweise durch ein Anodisierungsverfahren gebildet wird. Die so gebildete Anode ist elektrochemisch mit einer Kathode assoziiert, die einen Separator aufweist, der dazwischen angeordnet ist, und die mit dem vorliegenden Elektrolyt aktiviert wird. Der Elektrolyt besitzt eine relativ hohe spezifische elektrische Leitfähigkeit und Durchbruchsspannung, was sicher stellt, dass der Kondensator einen niedrigen Längswiderstand aufweist.One exemplary capacitor includes an anode of a parent metal, such as aluminum or tantalum, which are provided with an oxidized surface is. The oxidized anode surface is a dielectric layer, typically by an anodization process is formed. The thus formed anode is electrochemical with a Cathode associated, which has a separator in between is arranged and activated with the present electrolyte becomes. The electrolyte has a relatively high specific electrical conductivity and breakdown voltage, which ensures that the capacitor a low series resistance having.

Diese und andere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung, wie sie in den Ansprüchen 1, 9, 20 und 23 definiert sind, wird dem Fachmann unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung und die begleitenden Figuren zunehmend offensichtlicher werden.These and other aspects and advantages of the present invention, such as they in the claims 1, 9, 20 and 23, will be understood by those skilled in the art by reference to the following description and the accompanying figures increasingly become more obvious.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGURENSHORT DESCRIPTION THE FIGURES

1 bis 5 sind Abtastungen mittels cyclischer Voltametrie von verschiedenen Elektrolyten gemäß der vorliegenden Erfindung. 1 to 5 are samplings by cyclic voltammetry of various electrolytes according to the present invention.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENPRECISE DESCRIPTION THE PREFERRED EMBODIMENTS

Ein erfindungsgemäßer Elektrolyt enthält vorzugsweise die folgenden Bestandteile, bezogen auf das Gewicht: 0 % bis 85 % entionisiertes Wasser, 0 % bis 95 % Ethylenglycol, 0 % bis 80 % Essigsäure, 0 % bis 6 % Phosphorsäure und 0 % bis 50 Ammoniumacetat (0 % nicht für jeden dieser Bestandteile eingeschlossen). Geeignete Surrogate oder Co-Lösungsmittel für die Lösungsmittelbestandteile Wasser und Ethylenglycol sind Polyethylenglycol, Formamid, Dimethylformamid und γ-Butyrolyacton. Ammoniumacetat kann durch Ammoniumformiat, Ammoniumhydrogenmaleat und Ammoniumhydrogenphosphat ersetzt werden. Neben Phosphorsäure sind Citronensäure, Oxalsäure, Ameisensäure, Maleinsäure, Malonsäure, Äpfelsäure, Schwefelsäure, Adipinsäure, Bernsteinsäure und Salpetersäure ebenso für den Elektrolyten einsetzbar.One inventive electrolyte contains preferably the following ingredients, by weight: 0% to 85% deionized water, 0% to 95% ethylene glycol, 0% to 80% acetic acid, 0% to 6% phosphoric acid and 0% to 50% ammonium acetate (0% not for each of these ingredients locked in). Suitable surrogates or cosolvents for the solvent components Water and ethylene glycol are polyethylene glycol, formamide, dimethylformamide and γ-butyrolactone. Ammonium acetate may be ammonium formate, ammonium hydrogen maleate and ammonium hydrogen phosphate are replaced. In addition to phosphoric acid are citric acid, oxalic acid, formic acid, maleic acid, Malonic acid, malic acid, sulfuric acid, adipic acid, succinic acid and nitric acid as well for the electrolyte can be used.

Der vorliegende Elektrolyt ist mit Komponenten und Materialien kompatibel, die in vielen elektrischen Speichervorrichtungen, einschließlich elektrolytischen und elektrochemischen Kondensatoren, verwendet werden. Diese Arten an Kondensatoren umfassen eine Kathode eines leitfähigen Metalls, wie Titan oder Tantal, das mit einem semikonduktiven oder pseudokapazitiven Überzug versehen ist. Der Überzug kann ein Oxid, Nitrid, Carbid oder Kohlenstoffnitrid sein. Eine bevorzugte Kathodenelektrode ist aus einem porösen Rutheniumoxidfilm, der auf einem Titansubstrat bereitgestellt ist, zusammengesetzt. Die Anode ist ein Ventilmetall ("valve metal"), bestehend aus der Gruppe Vanadium, Niob und Tantal. Die bevorzugte Anode ist aus gesintertem Tantal. Die Kathoden- oder Anoden-Elektroden werden voneinander durch ein geeignetes Separatormaterial getrennt. Ein solcher Kondensator ist in den U.S.-Patenten Nr. 5, 894,403, 5,920,455 und 5,926,362 beschrieben. US 4 522 737 offenbart einen Elektrolyten zur Aktivierung eines elektrolytischen Kondensators. Der Elektrolyt umfasst

(a) ein Lösungsmittel, nämlich Ethylenglycol,
(b) ein Ammoniumsalz, nämlich Ammoniumformiat, das in dem Lösungsmittel gelöst ist, und
(c) Maleinsäure.

The present electrolyte is compatible with components and materials used in many electrical storage devices, including electrolytic and electrochemical capacitors. These types of capacitors include a cathode of a conductive metal, such as titanium or tantalum, which is provided with a semi-conductive or pseudo-capacitive coating. The coating may be an oxide, nitride, carbide or carbon nitride. A preferred cathode electrode is composed of a porous ruthenium oxide film provided on a titanium substrate. The anode is a valve metal ("valve metal"), consisting of the group vanadium, niobium and tantalum. The preferred anode is sintered tantalum. The cathode or anode electrodes are separated from each other by a suitable separator material. Such a capacitor is described in U.S. Patent Nos. 5,894,403, 5,920,455 and 5,926,362. US 4,522,737 discloses an electrolyte for activating an electrolytic capacitor. The electrolyte comprises

(a) a solvent, namely ethylene glycol,
(b) an ammonium salt, namely ammonium formate, dissolved in the solvent, and
(c) maleic acid.

Der bevorzugte Rutheniumoxid/Tantal-Kondensator ist für relativ hohe Spannungen von mindestens 250 V einsetzbar, die erfordert werden, wenn der Kondensator in eine implantierbare medizinische Vorrichtung eingebaut wird, beispielsweise einen Herzdefibrillator. Für diese Verwendungsart ist es wichtig, dass der Elektrolyt eine hohe Durchbruchsspannung, einen geringen spezifischen Widerstand, niedrigen pH und einen weiten Betriebstemperaturbereich aufweist. Ein bevorzugter pH liegt zwischen etwa 1 bis etwa 7. Dies trifft insbesondere für einen auf Ethylenglycol basierenden Elektrolyten zu, wie den der vorliegenden Erfindung. Ein Elektrolyt mit einem pH größer als etwa 7 ist zu neutral, um Wasserstoffionen die Interaktion mit dem Kathodenmaterial zu erlauben, wie dem Rutheniumoxid-Kathodenmaterial, um eine maximale Kapazität zu erreichen.The preferred ruthenium oxide / tantalum capacitor is for relatively high voltages of at least 250 V, which are required when the capacitor is incorporated into an implantable medical device, such as a cardiac defibrillator. For this type of use, it is important for the electrolyte to have high breakdown voltage, low resistivity, low pH, and a wide operating temperature range. A preferred pH is between about 1 to about 7. This is especially true for an ethylene glycol based electrolyte such as that of the present invention. An electrolyte having a pH greater than about 7 is too neutral to allow hydrogen ions to interact with the cathode material, such as the ruthenium oxide cathode material, to achieve maximum capacity.

Ein geeigneter erfindungsgemäßer Elektrolyt besitzt vorzugsweise einen spezifischen Widerstand von weniger als 45 Ωcm. Der spezifische Widerstand kann nur dann größer als 45 Ωcm sein, wenn die Viskosität der Lösung relativ niedrig ist, wobei jedoch Ethylenglycol, eine Hauptkomponente des vorliegenden Elektrolyten, eine relativ hohe Viskosität aufweist.One suitable inventive electrolyte preferably has a resistivity of less than 45 Ωcm. The resistivity can only be greater than 45 Ωcm if the viscosity of the solution is relative is low, but ethylene glycol, a major component of the present electrolyte, having a relatively high viscosity.

Der Elektrolyt der vorliegenden Erfindung besitzt auch ein CV-Fenster ("CV window") von 0,70 Volt oder mehr.Of the Electrolyte of the present invention also has a CV window ("CV window") of 0.70 volts or more.

Der vorliegende Elektrolyt weist einen Gefrierpunkt von weniger als –30 °C auf. Sollte der Kondensator Temperaturen von weniger als –30 °C ausgesetzt werden, ob bei der Verwendung oder während der Lagerung, ist es wichtig, dass der Elektrolyt nicht gefriert.Of the The present electrolyte has a freezing point of less than -30 ° C. Should The condenser can be exposed to temperatures of less than -30 ° C, whether at the use or during In storage, it is important that the electrolyte does not freeze.

Es ist eine andere Eigenschaft des vorliegenden Elektrolyten, dass er chemisch bei erhöhten Temperaturen von so hoch wie 85 °C chemisch stabil ist. Dies bedeutet, dass der Elektrolyt bei dieser Temperatur kein Gas erzeugt. Falls er dies doch tut, würde der Kondensator schwellen und könnte zerstört werden. Bedeutsamerweise ändern sich die physikalischen Eigenschaften des Elektrolyten, einschließlich seines pH und des spezifischen Widerstands, über die Zeit nicht deutlich, selbst bei erhöhten Temperaturen bis zu etwa 85 °C.It is another property of the present electrolyte that he chemically elevated at Temperatures as high as 85 ° C is chemically stable. This means that the electrolyte in this Temperature no gas generated. If he does, he would Capacitor swell and could destroyed become. Significantly change the physical properties of the electrolyte, including its pH and specific resistance, not clear over time, even at elevated Temperatures up to about 85 ° C.

Der Elektrolyt ist auch zur Aktivierung eines breiten Bereichs von Kondensatoren nützlich, insbesondere solcher, die eine Betriebsspannung im Bereich von 175 Volt bis 250 Volt aufweisen. Aus Sicherheitsgründen ist ein Schutzbereich über der 250 Volt-Auslegung erforderlich, bei der der Kondensator betrieben werden wird.Of the Electrolyte is also used to activate a wide range of capacitors useful, especially those having an operating voltage in the region of 175 Volt up to 250 volts. For safety reasons, a protection area is above the 250 volt rating required when operating the capacitor will be.

Die folgenden Beispiele beschreiben die Art und das Verfahren einer elektrochemischen Zelle gemäß der vorliegenden Erfindung und sie legen die beste Art dar, die von den Erfindern zur Durchführung der Erfindung ins Auge gefasst wird, wobei sie aber nicht als beschränkend konstruiert werden sollen.The The following examples describe the type and method of a electrochemical cell according to the present invention Invention and they represent the best way of doing that by the inventors to carry out of the invention, but it is not construed as limiting should be.

BEISPIEL 1EXAMPLE 1

Eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausführungsform ist ein Elektrolyt, der als CAL 22C bezeichnet wird, der aus den in Tabelle 1 aufgeführten Bestandteilen besteht. Dieser Elektrolyt ist zur Verwendung bei der Aktivierung eines 175 Volt-Kondensators vorgesehen.A preferred embodiment of the invention is an electrolyte referred to as CAL 22C derived from the listed in Table 1 Constituents. This electrolyte is for use with the activation of a 175 volt capacitor intended.

Tabelle 1

Table 1

Es wurde bestimmt, dass der Elektrolyt CAL 22C die in der Tabelle 2 aufgeführten physikalischen Eigenschaften hatte. Tabelle 2 pH 4,89 spezifische elektrische Leitfähigkeit 47,5 mS/cm spezifischer Wiederstand 21,0 Ωcm CV-Fenster 0,7 Volt Anoden-Zündung 245 Volt It was determined that the CAL 22C electrolyte had the physical properties shown in Table 2. Table 2 pH 4.89 specific electrical conductivity 47.5 mS / cm specific resistance 21.0 Ωcm CV window 0.7 volts Anode Breakdown 245 volts

Um die Kompatibilität des Elektrolyten CAL 22C mit anderen typischerweise verwendeten Kondensatorkomponenten zu bestimmen, wurde der Elektrolyt in 22 Glasflaschen gefüllt. Zwei Flaschen enthielten eine von den neun verschiedenen Kondensatormaterialien. Zwei Flaschen enthielten alle neun Kondensatormaterialien und zwei Flaschen dienten als Kontrollen und enthielten keine Kondensatormaterialien. Der Kondensator bestand aus einer Rutheniumoxid-Kathode, aufgebracht auf ein Titankathodensubstrat, einer Tantaloxidanode, den Separatormaterialien CELGARD 5550 und CELGARD 3501, einer Abdichtung Glas-gegen-Metall, bestehend aus einem Titan-Metallring ("titanium ferrule"), die ein ELAN 88-Glas umschließt, das einen Titaniumendstift umgibt, einen Isolationsring aus Polyethylen, ein MasterSil 151-Elastomermaterial und ein MasterSil 702-Elastomermaterial.Around the compatibility of the electrolyte CAL 22C with others typically used To determine capacitor components, the electrolyte in 22 Filled glass bottles. Two bottles contained one of the nine different capacitor materials. Two bottles contained all nine capacitor materials and two Bottles served as controls and contained no capacitor materials. The capacitor consisted of a ruthenium oxide cathode applied on a titanium cathode substrate, a tantalum oxide anode, the separator materials CELGARD 5550 and CELGARD 3501, a glass-against-metal seal made of a titanium metal ring ("titanium ferrule "), the one ELAN 88 glass encloses, which surrounds a titanium end pin, a polyethylene isolation ring, a MasterSil 151 elastomeric material and a MasterSil 702 elastomeric material.

Die Kondensatorkomponentenmaterialien wurden dreimal gewogen, bevor sie in die geeigneten Flaschen eingebracht wurden. Jede Flasche wurde dann mit dem Elektrolyten CAL 22C gefüllt und mit Aluminium- und Polytetrafluorethylen-Dichtungskappen abgedichtet. Elf der Flaschen wurden bei 60 °C gelagert, während die verbleibenden elf Flaschen bei 85 °C gelagert wurden. Die Kondensatorkomponentenmaterialien, die in den Flaschen enthalten waren, wurden gespült, getrocknet und auf einer monatlichen Basis über drei Monate gewogen.The Capacitor component materials were weighed three times before they were placed in the appropriate bottles. Every bottle was then filled with the electrolyte CAL 22C and with aluminum and Polytetrafluoroethylene seal caps sealed. Eleven of the bottles were stored at 60 ° C, while the remaining eleven bottles were stored at 85 ° C. The capacitor component materials, which were contained in the bottles were rinsed, dried and placed on a monthly basis over weighed for three months.

Es wurde keine Entfärbung in irgendeiner der Elektrolytenproben nach dem Lagern bei 60 °C und 85 °C während der drei Monate beobachtet.It was no discoloration in any of the electrolyte samples after storage at 60 ° C and 85 ° C during the observed for three months.

Der Polyethylen-Isolationsring wurde in der bei 85 °C gelagerten Probe beige.Of the Polyethylene isolation ring was beige in the sample stored at 85 ° C.

Die meisten Elektrolytproben hatten weniger als 1 Gew.-% Änderung mit der Ausnahme des CELGARD- und MasterSil-Materials. Der beobachtete Gewichtsverlust wurde dem Spül- und Trocknungsverfahren zugeschrieben.The Most electrolyte samples had less than 1% by weight change with the exception of the CELGARD and MasterSil material. He watched Weight loss was added to the rinse and drying processes attributed.

Es wurde festgestellt, dass der Elektrolyt CAL 22C mit dem Kondensator kompatibel ist. Der signifikante Gewichtsverlust, der in dem Separatormaterial bemerkt wurde, wurde dahingehend bestimmt, dass er durch das Spülverfahren verursacht wurde.It it was found that the electrolyte CAL 22C with the capacitor is compatible. The significant weight loss occurring in the separator material was determined to be through the rinse process was caused.

BEISPIEL IIEXAMPLE II

Um den Effekt zu bestimmen, den verschiedene Temperaturen auf die physikalischen Eigenschaften des Elektrolyten CAL 22C haben, wurde der Elektrolyt in acht Glasflaschen gefüllt. Insbesondere wurden vier Glasflaschen mit dem Elektrolyten CAL 22C gefüllt und bei –35 °C, 37 °C, 60 °C bzw. 85 °C, gelagert. Die Proben wurden auf einer monatlichen Basis während drei Monaten hinsichtlich pH, spezifischer elektrischer Leitfähigkeit, Durchbruchsspannung, Spannungsfenster ("voltage window") und Entfärbung untersucht.Around to determine the effect that different temperatures have on the physical Properties of the electrolyte CAL 22C has been the electrolyte filled in eight glass bottles. In particular, four glass bottles with the electrolyte CAL 22C filled and stored at -35 ° C, 37 ° C, 60 ° C and 85 ° C, respectively. The samples were taken on a monthly basis for three months pH, specific electrical conductivity, breakdown voltage, Voltage window ("voltage window ") and decolorization.

Die verbleibenden vier Glasflaschen wurden mit dem Elektrolyten CAL 22C und Stückchen von einem der Kondensatorkomponentenmaterialien wurden in die entsprechenden Flaschen eingebracht. Die Proben wurden bei –35 °C, 37 °C, 60 °C und 85 °C gelagert und auf einer monatlichen Basis hinsichtlich pH, spezifischer elektrischer Leitfähigkeit, Durchbruchsspannung, Spannungsfenster und Entfärbung untersucht.The remaining four glass bottles were filled with the electrolyte CAL 22C and bits from one of the capacitor component materials were incorporated into the corresponding Introduced bottles. The samples were stored at -35 ° C, 37 ° C, 60 ° C and 85 ° C and on a monthly basis Basis in terms of pH, specific electrical conductivity, Breakthrough voltage, voltage window and decolorization studied.

Es wurde keine Entfärbung in den bei –35 °C, 37 °C, 60 °C gelagerten Proben nach drei Monaten festgestellt. Allerdings gab es eine Entfärbung im Elektrolyten, der bei 85 °C gelagert wurde. Diese Probe wurde im 2. Monat gelb und im 3. Monat schwach dunkler gelb.It was no discoloration in the stored at -35 ° C, 37 ° C, 60 ° C. Samples found after three months. However, there was a discoloration in the Electrolytes at 85 ° C was stored. This sample turned yellow in the second month and in the third month slightly darker yellow.

Die bei 60 °C und 85 °C gelagerten Proben besaßen einen höheren pH als die bei –35 °C und 37 °C gelagerten Proben. Ausgehend von diesem wurde der Schluss gezogen, dass eine Erhöhung der Temperatur eine Erhöhung im pH des Elektrolyten CAL 22C ergibt.The at 60 ° C and 85 ° C had stored samples a higher one pH as stored at -35 ° C and 37 ° C Rehearse. On the basis of this it was concluded that a increase the temperature is an increase in the pH of the electrolyte CAL 22C results.

Es gab keine signifikante Änderung im spezifischen Widerstand für die Elektrolytproben, die bei –35 °C, 37 °C und 60 °C gelagert wurden. Jedoch zeigte die 85 °C-Probe eine Erhöhung des spezifischen Widerstands über die Zeit.There was no significant change in resistivity for the electrolyte samples, which at -35 ° C, 37 ° C and 60 ° C were stored. However, the 85 ° C sample showed an increase in resistivity over time.

Es gab keine signifikante Differenz in den Kontrollelektrolytproben, verglichen mit den Elektrolytproben, die Komponententeile des Kondensators enthielten.It gave no significant difference in the control electrolyte samples, compared to the electrolyte samples, the component parts of the capacitor contained.

Wie in 1 für eine repräsentative CAL 22C-Probe gezeigt wurde, gab es keine Änderung in der Abtastung der cyclischen Voltametrie. Die Arbeitselektrode war eine Kathode, die Zählelektrode war Platin und die Referenzelektrode war SCE. Die CV-Abtastung lief von –2,0 Volt bis 0,9 Volt mit einer Geschwindigkeit von 10 mV/s.As in 1 For a representative CAL 22C sample, there was no change in cyclic voltammetry sampling. The working electrode was a cathode, the counting electrode was platinum and the reference electrode was SCE. The CV scan ran from -2.0 volts to 0.9 volts at a rate of 10 mV / s.

Es wurde gefolgert, dass die physikalischen Eigenschaften des CAL 22C-Elektrolyten nicht signifikant bei –35 °C, 37 °C, 60 °C und 85 °C über eine Zeitspanne von drei Monaten beeinflusst wurden. Jedoch gab es eine geringe Erhöhung im spezifischen Widerstand und eine gelbe Entfärbung bei 85 °C, aber das ist typisch für auf Ethylenglycol-basierenden Elektrolyten.It it was concluded that the physical properties of the CAL 22C electrolyte not significant at -35 ° C, 37 ° C, 60 ° C and 85 ° C over one Period of three months. However, there was one small increase in resistivity and a yellow discoloration at 85 ° C, but that is typical of on ethylene glycol-based electrolytes.

BEISPIEL IIIEXAMPLE III

Eine andere bevorzugte Ausführungsform eines Elektrolyten gemäß der vorliegenden Erfindung wird als CAL 34A bezeichnet und besteht aus den in Tabelle 3 aufgeführten Bestandteilen. Dieser Elektrolyt ist zur Verwendung bei der Aktivierung eines 200 Volt-Kondensators gedacht.A another preferred embodiment an electrolyte according to the present invention Invention is referred to as CAL 34A and consists of the in Table 3 listed Ingredients. This electrolyte is for use in activation a 200 volt capacitor thought.

Tabelle 3

Table 3

Es wurde bestimmt, dass der Elektrolyt CAL 22C die in Tabelle 4 aufgeführten physikalischen Eigenschaften aufwies. Tabelle 4 pH 4,87 spezifische elektrische Leitfähigkeit 29,6 mS/cm spezifischer Wiederstand 33,8 Ωcm CV-Fenster 0,7 Volt Anoden-Zündung 270 Volt It was determined that the electrolyte CAL 22C had the physical properties shown in Table 4. Table 4 pH 4.87 specific electrical conductivity 29.6 mS / cm specific resistance 33.8 Ωcm CV window 0.7 volts Anode Breakdown 270 volts

Um die Kompatibilität des Elektrolyten CAL 34A mit dem Kondensator zu bestimmen, wurde der Elektrolyt in 22 Glasflaschen in ähnlicher Weise gefüllt, wie es vorstehend in Beispiel 1 beschrieben wurde.Around the compatibility of the electrolyte CAL 34A with the capacitor was determined the electrolyte in 22 glass bottles filled in a similar way it was described above in Example 1.

Die Kondensatorkomponentenmaterialien wurden dreimal gewogen, bevor sie in die geeigneten Flaschen platziert wurden. Jede Flasche wurde dann mit dem Elektrolyten CAL 34C gefüllt und die Flaschen wurden mit einer Aluminiumdichtkappe verschlossen. Elf der Flaschen wurden bei 60 °C gelagert, während die verbleibenden elf Flaschen bei 85 °C gelagert wurden. Die Kondensatorbestandteile der Flaschen wurden gespült, getrocknet und auf einer monatlichen Basis während drei Monaten gewogen.The Capacitor component materials were weighed three times before they were placed in the appropriate bottles. Every bottle was then filled with the electrolyte CAL 34C and the bottles were closed with an aluminum sealing cap. Eleven of the bottles were at 60 ° C stored while the remaining eleven bottles were stored at 85 ° C. The capacitor components the bottles were rinsed, dried and weighed on a monthly basis for three months.

Es wurde keine Entfärbung in einer der Elektrolytenproben nach dem Lagern bei 60 °C während drei Monaten festgestellt. Es wurde jedoch eine Entfärbung in den bei 85 °C gelagerten Elektrolyten festgestellt, da die Proben nach drei Monaten weiß waren. Die 85 °C-Elektrolytprobe, die das Titankathodensubstrat enthielt, war farblich schwach gelber. Eine gelbe Entfärbung ist eine normale Eigenschaft von auf Ethylenglycol-basierenden Elektrolyten, die bei 85 °C gelagert wurden.It was no discoloration in one of the electrolyte samples after storage at 60 ° C for three months detected. However, it was discolored in the stored at 85 ° C. Electrolytes were detected since the samples were white after three months. The 85 ° C electrolyte sample, which contained the titanium cathode substrate was slightly yellowish in color. A yellow discoloration is a normal property of ethylene glycol-based electrolytes, at 85 ° C were stored.

Der aus Polyethylen bearbeitete Isolationsring wurde um das Loch im Ring in der bei 85 °C gelagerten Probe braun.Of the made of polyethylene machined insulating ring was around the hole in the Ring in the at 85 ° C stored sample brown.

Die meisten Elektrolytproben zeigten weniger als 1 % Gewichtsänderung mit der Ausnahme des CELGARD- und MasterSil-Materials. Die beobachteten Gewichtsänderungen wurden dem Spül- und Trocknungsprozess zugeschrieben.The Most electrolyte samples showed less than 1% weight change with the exception of the CELGARD and MasterSil material. The observed weight changes were added to the rinse and drying process attributed.

Es wurde festgestellt, dass der Elektrolyt CAL 34A mit dem Kondensator kompatibel ist. Der signifikante Gewichtsverlust, der bei den CELGARD-Separatormaterialien beobachtet wurde, wurde dahingehend bestimmt, dass er durch das Spülverfahren verursacht wurde.It it was found that the electrolyte CAL 34A with the capacitor is compatible. The significant weight loss seen with CELGARD separator materials was observed to be determined by the rinsing was caused.

BEISPIEL IVEXAMPLE IV

Um den Effekt zu bestimmen, den verschiedene Temperaturen auf die physikalischen Eigenschaften von CAL 34A haben, wurde der Elektrolyt in acht Glasflaschen gefüllt. Im Speziellen wurden vier Glasflaschen mit dem Elektrolyten CAL 34A gefüllt und bei –35 °C, 37 °C, 60 °C bzw. 85 °C gelagert. Die Proben wurden auf einer monatlichen Basis während drei Monaten hinsichtlich pH, spezifische elektrische Leitfähigkeit, Durchbruchsspannung, Spannungsfenster und Entfärbung untersucht.Around to determine the effect that different temperatures have on the physical Properties of CAL 34A, the electrolyte was in eight glass bottles filled. In particular, four glass bottles with the electrolyte CAL 34A filled and stored at -35 ° C, 37 ° C, 60 ° C and 85 ° C, respectively. The samples were taken on a monthly basis for three months pH, specific electrical conductivity, breakdown voltage, Tension window and discoloration examined.

Die verbleibenden vier Glasflaschen wurden mit dem Elektrolyten CAL 34A gefüllt und Stücke eines Komponentenmaterials des Kondensators wurden in den entsprechenden Flaschen eingebracht. Die Proben wurden bei –35 °C, 37 °C, 60 °C und 85 °C gelagert und auf einer monatlichen Basis hinsichtlich pH, spezifischer elektrischer Leitfähigkeit, Durchbruchsspannung, Spannungsfenster und Entfärbung getestet.The remaining four glass bottles were filled with the electrolyte CAL 34A filled and pieces of a component material of the capacitor were in the corresponding Introduced bottles. The samples were stored at -35 ° C, 37 ° C, 60 ° C and 85 ° C and on a monthly basis Basis in terms of pH, specific electrical conductivity, Breakthrough voltage, voltage window and decolorization tested.

Es wurde keine Entfärbung in den bei –35 °C, 37 °C oder 60 °C gelagerten Proben nach drei Monaten festgestellt. Allerdings gab es bei dem bei 85 °C gelagerten Elektrolyt eine Entfärbung. Dieser Elektrolyt wurde nach dem ersten Monat schwach gelb.It was no discoloration in the stored at -35 ° C, 37 ° C or 60 ° C. Samples found after three months. However, there were at the at 85 ° C stored electrolyte a decolorization. This electrolyte turned pale yellow after the first month.

Die bei 60 °C und 85 °C gelagerten Elektrolytproben hatten einen höheren pH als die bei –35 °C und 37 °C gelagerten Proben. Ausgehend davon wurde die Schlussfolgerung gezogen, dass eine Erhöhung der Temperatur eine Erhöhung im pH des Elektrolyten CAL 34A ergibt.The at 60 ° C and 85 ° C stored electrolyte samples had a higher pH than those stored at -35 ° C and 37 ° C Rehearse. On the basis of this, it was concluded that an increase the temperature is an increase in the pH of the electrolyte gives CAL 34A.

Es gab keine signifikante Änderung im spezifischen Widerstand der bei –35 °C, 37 °C und 60 °C gelagerten Elektrolytproben. Jedoch zeigte die 85 °C-Probe eine Zunahme des spezifischen Widerstands über die Zeit.It There was no significant change in resistivity of the electrolyte samples stored at -35 ° C, 37 ° C and 60 ° C. However, the 85 ° C sample showed an increase in resistivity over time.

Es gab keinen signifikanten Unterschied in den Kontrollelektrolytproben, verglichen mit den Elektrolytproben, die Stücke von Bestandteilen des Kondensators enthielten.It gave no significant difference in the control electrolyte samples, compared to the electrolyte samples, the pieces of components of the capacitor contained.

Eine Foliendurchbruchsspannung ("foil voltage breakdown") war durch die Elektrolytproben, die bei den verschiedenen Temperaturen gelagert wurden, konsistent.A Film breakdown voltage ("foil voltage breakdown ") was through the electrolyte samples, which at different temperatures were stored consistently.

Es gab keine Änderungen in den Abtastungen der cyclischen Voltametrie für die verschiedenen Elektrolytproben. Eine beispielhafte CV-Abtastung ist in 2 dargestellt und wurde in ähnlicher Weise wie in Beispiel II beschrieben durchgeführt.There were no changes in the cyclic voltammetry scans for the different electrolyte samples. An exemplary CV scan is in FIG 2 and was carried out in a similar manner as described in Example II.

Es wurde geschlussfolgert, dass die physikalischen Eigenschaften des CAL 34A-Elektrolyten nicht signifikant bei –35 °C, 37 °C, 60 °C und 85 °C über eine Zeitspanne von drei Monaten beeinflusst wurden. Jedoch gab es eine schwache Zunahme des spezifischen Widerstands und eine gelbe Entfärbung bei 85 °C, aber das ist typisch für auf Ethylenglycol basierenden Elektrolyten.It was concluded that the physical properties of CAL 34A electrolytes not significant at -35 ° C, 37 ° C, 60 ° C and 85 ° C over one Period of three months. However, there was one weak increase in resistivity and yellow discoloration 85 ° C, but that is typical of ethylene glycol based electrolytes.

BEISPIEL VEXAMPLE V

Eine andere bevorzugte Ausführungsform eines Elektrolyten gemäß der vorliegenden Erfindung wird als LAC 15A bezeichnet und besteht aus den in Tabelle 5 aufgeführten Bestandteilen. Dieser Elektrolyt ist zur Verwendung bei der Aktivierung eines 250 Volt-Kondensators gedacht.A another preferred embodiment an electrolyte according to the present invention Invention is referred to as LAC 15A and consists of the in Table 5 listed Ingredients. This electrolyte is for use in activation thought of a 250 volt capacitor.

Tabelle 5

Table 5

Es wurde bestimmt, dass der Elektrolyt LAC 15A die in Tabelle 6 aufgeführten physikalischen Eigenschaften aufwies. Tabelle 6 pH 4,83 spezifische elektrische Leitfähigkeit 25,6 mS/cm spezifischer Wiederstand 39,1 Ωcm CV-Fenster 0,7 Volt Anoden-Zündung 275 Volt It was determined that the electrolyte LAC 15A had the physical properties shown in Table 6. Table 6 pH 4.83 specific electrical conductivity 25.6 mS / cm specific resistance 39.1 Ωcm CV window 0.7 volts Anode Breakdown 275 volts

Tests hinsichtlich pH, spezifischer elektrischer Leitfähigkeit, spezifischem Widerstand, Abtastungen der cyclischen Voltametrie und Durchbruchsspannung wurden mit LAC 15A durchgeführt. Die CV-Abtastung wurde in einer ähnlichen Weise durchgeführt, wie sie in Beispiel II beschrieben ist. Wie in 3 für eine repräsentative LAC 15A-Probe dargestellt ist, wurde das CV-Fenster mit 0,70 Volt bestimmt.PH, electrical conductivity, resistivity, cyclic voltammetry and breakdown voltage tests were performed on LAC 15A. The CV scan was performed in a similar manner as described in Example II. As in 3 For a representative LAC 15A sample, the CV window was determined to be 0.70 volts.

Der pH von LAC 15A beträgt 4,84, was im akzeptablen pH-Bereich liegt. Essigsäure erniedrigt den pH des Elektrolyten und wurde verwendet, da sie eine höhere Durchbruchsspannung als Malonsäure, Äpfelsäure, Maleinsäure, Citronensäure oder Bernsteinsäure aufweist.Of the pH of LAC 15A is 4.84, which is within the acceptable pH range. Acetic acid is lowered the pH of the electrolyte and was used because it has a higher breakdown voltage as malonic acid, malic acid, maleic acid, citric acid or Succinic acid having.

Der spezifische Widerstand von LAC 15A betrug 39,1 Ωcm. Dieser spezifische Widerstand erfüllt die Erfordernisse hinsichtlich eines Elektrolyten mit Ethylenglycol als Lösungsmittel. Ammoniumacetat ist das für die Erniedrigung des spezifischen Widerstands verantwortlicher Lösungsbestandteil.Of the resistivity of LAC 15A was 39.1 Ωcm. This specific resistance Fulfills the requirements for an electrolyte with ethylene glycol as Solvent. Ammonium acetate is for the Humidity reduction of the resistivity component.

Die Kompatibilität des Elektrolyten CAL 34A mit dem Kondensator wurde in einer ähnlichen Art getestet, wie sie früher in Beispiel I beschrieben wurde. LAC 15A wurde dahingehend bestimmt, dass es mit allen Kondensatorkomponentenmaterialien des Kondensators kompatibel ist.The compatibility of the electrolyte CAL 34A with the capacitor was in a similar Kind of tested as they used to in Example I. LAC 15A was determined to that it works with all the capacitor component materials of the capacitor is compatible.

Ein Kondensator mit einer offenen Zelle wurde gebaut, der eine Rutheniumoxid-Kathode und eine gesinterte Tantal-Anode enthält, die voneinander durch einen CELGARD 5550-Separator getrennt und mit LAC 15A aktiviert wurden. Aufgrund dieses Tests wurde bestimmt, dass der spezifische Zellwiderstand 639,34 Ωm betrug, was unterhalb des 1,0 Ω-Erfordernisses liegt. Zusätzlich zeigten Ladungs/Entladungs-Daten, dass die Zelle 280 Volt aushalten kann, was über dem Durchbruchsspannungserfordernis von 275 Volt liegt.One Capacitor with an open cell was built, which has a ruthenium oxide cathode and a contains sintered tantalum anode, separated from each other by a CELGARD 5550 separator and activated with LAC 15A. Based on this test, it was determined the specific cell resistance was 639.34 Ωm, which is below the 1.0 Ω requirement lies. additionally Charge-discharge data showed that the cell withstood 280 volts can, what about the breakdown voltage requirement of 275 volts.

Der Gleichstrom-Verlust ("dc leakage") der offenen Zelle nach 5 Minuten bei 24 μt wurde dahingehend bestimmt, dass es ein akzeptabler Wert ist. Der Gleichstromverlust einer offenen Zelle ist typischerweise höher als bei einem geschlossenen Kondensator.Of the DC loss ("dc leakage ") of the open Cell after 5 minutes at 24 μt has been determined to be an acceptable value. Of the DC leakage of an open cell is typically higher than with a closed capacitor.

Langfristiges Testen dieses Elektrolyten wurde bei Temperaturen von –35 °C, Raumtemperatur, 60 °C und 85 °C durchgeführt. Das Testen von LAC 15A bei niedriger Temperatur ergab, dass LAC 15A bei –35 °C flüssig ist, wodurch das Niedertemperatur-Erfordernis hinsichtlich des Elektrolyten erfüllt ist. Ebenso war LAC 15A nach sieben Monaten bei –35 °C hinsichtlich sowohl pH als auch spezifischem Widerstand stabil.The long-term Testing of this electrolyte was carried out at temperatures of -35 ° C, room temperature, 60 ° C and 85 ° C performed. The Testing of LAC 15A at low temperature revealed that LAC 15A is liquid at -35 ° C, whereby the low temperature requirement with respect to the electrolyte Fulfills is. Likewise, after seven months, LAC 15A was at -35 ° C in terms of both pH also stable to specific resistance.

Die größte Änderung im pH trat bei 60 °C auf. Diese Probe hatte eine 0,25-Zunahme im pH, was hinsichtlich der Leistung des Elektrolyten nicht schädlich ist, da sie in den akzeptablen pH-Bereich von 1 bis 7 fällt. Der pH von LAC 15A, das bei allen Temperaturen gelagert wurde, pegelte sich bei etwa 5,0 ein.The biggest change in the pH occurred at 60 ° C on. This sample had a 0.25 increase in the pH, which is not detrimental to the performance of the electrolyte, because it falls within the acceptable pH range of 1 to 7. Of the pH of LAC 15A stored at all temperatures leveled at about 5.0.

Es gab eine schwache Zunahme im spezifischen Widerstand in LAC 15A bei allen Lagertemperaturen. Die größte Zunahme des spezifischen Widerstands wurde in dem bei 85 °C gelagerten Elektrolyten beobachtet. Der maximale spezifische Widerstand betrug 41,8 Ωcm.There was a slight increase in resistivity in LAC 15A at all storage temperatures. The largest increase in resistivity was observed in the electrolyte stored at 85 ° C. The maximum resistivity was 41.8 Ωcm.

Demgemäß wurde festgestellt, dass der Elektrolyt LAC 15A als Elektrolyt für einen 250 Volt-Kondensator geeignet ist. Er hat eine Durchbruchsspannung von 275 Volt, einen pH von 4,84 und ein CV-Fenster von 0,7 Volt. Der Elektrolyt arbeitet bei hohen Temperaturen ohne Gasbildung oder signifikante Änderungen im pH und dem spezifischen Widerstand gut. Der Gefrierpunkt liegt deutlich unter der akzeptablen Grenze von –30 °C. Er ist mit allen Materialien des Kondensators kompatibel. Der spezifische Widerstand beträgt akzeptable 39,1 Ωcm. Er arbeitet hinsichtlich des spezifischen Widerstands, der Ladung/Entladung und dem Gleichstrom-Verlusttest, gut, sowohl in einem Kondensator mit offener Zelle als auch in einem Prototyp-Kondensator mit Rutheniumoxid/Tantal. Schließlich zeigt eine langfristige Testung bei erhöhten Temperaturen, dass LAC 15A ein stabiler Elektrolyt ist, der sich wenig hinsichtlich seiner physikalischen oder funktionellen Eigenschaften ändert.Accordingly, became found that the electrolyte LAC 15A as an electrolyte for a 250 volt capacitor is suitable. He has a breakdown voltage of 275 volts, a pH of 4.84, and a CV window of 0.7 volts. The electrolyte works at high temperatures without gas formation or significant changes good in pH and resistivity. The freezing point is well below the acceptable limit of -30 ° C. He is with all materials of the capacitor compatible. The resistivity is acceptable 39.1 Ωcm. Developed in terms of resistivity, charge / discharge and the dc loss test, well, both in a capacitor with open cell as well as in a prototype capacitor with ruthenium oxide / tantalum. After all shows a long-term testing at elevated temperatures that LAC 15A is a stable electrolyte that cares little about it physical or functional properties changes.

BEISPIEL VIEXAMPLE VI

Eine andere bevorzugte Ausführungsform eines Elektrolyten gemäß der vorliegenden Erfindung wird als LAC 38I bezeichnet und besteht aus den in Tabelle 7 aufgeführten Bestandteilen. Dieser Elektrolyt ist zur Verwendung zur Aktivierung eines 250 Volt-Kondensators gedacht.A another preferred embodiment an electrolyte according to the present invention Invention is referred to as LAC 38I and consists of the in Table 7 listed Ingredients. This electrolyte is for use for activation thought of a 250 volt capacitor.

Tabelle 7

Table 7

Es wurde bestimmt, dass der Elektrolyt LAC 38I die folgenden in Tabelle 8 angegebenen Eigenschaften aufwies. Tabelle 8 pH 4,80 spezifische elektrische Leitfähigkeit 18,8 mS/cm spezifischer Wiederstand 53,3 Ωcm Foliendurchbruch ("foil breakdown") 270 Volt CV-Fenster 0,7 Volt Anoden-Zündung 300 Volt It was determined that the electrolyte LAC 38I had the following properties given in Table 8. Table 8 pH 4.80 specific electrical conductivity 18.8 mS / cm specific resistance 53.3 Ωcm Foil breakdown 270 volts CV window 0.7 volts Anode Breakdown 300 volts

LAC 38I wurde bei einer Temperatur von 24,5 °C hinsichtlich spezifischer elektrischer Leitfähigkeit, spezifischem Widerstand, pH, Foliendurchbruchsspannung und CV-Fenster getestet. LAC 38I wurde –38 °C für eine Woche bei einem Volumen von etwa 80 ml unterzogen. Die CV-Abtastung wurde in einer ähnlichen Art durchgeführt, wie sie in Beispiel II beschrieben wurde.LAC 38I became more specific at a temperature of 24.5 ° C electrical conductivity, specific Resistance, pH, film breakdown voltage and CV window tested. LAC 38I was -38 ° C for a week at a volume of about 80 ml. The CV scan was in a similar Kind performed, as described in Example II.

Kompatibiliätstestungen wurden mit LAC 38I durchgeführt. Dieser Test bestand darin, dass der Elektrolyt in 22 Glasflaschen in einer ähnlicher Weise gefüllt wurde, wie es in Beispiel I beschrieben wurde. Die Flaschen wurden monatlich hinsichtlich der Farbe überwacht und jedes Kondensatorkomponentenmaterial wurde gespült, getrocknet und gewogen. Keine offensichtliche Änderung in der Elektrolytzusammensetzung, bezogen auf Farbe und Klarheit, wurde nachgewiesen.Kompatibiliätstestungen were performed with LAC 38I. This test consisted of placing the electrolyte in 22 glass bottles in a similar Way filled was as described in Example I. The bottles were monthly in color and each capacitor component material became rinsed, dried and weighed. No apparent change in the electrolyte composition, relative on color and clarity, has been proven.

Ein Kondensator mit offener Zelle wurde in einer ähnlichen Art wie der in Beispiel VI beschriebene Kondensator mit offener Zelle gebaut und mit LAC 38I aktiviert. Es wurde bestimmt, dass LAC 38I die Erfordernisse für den 250 Volt-Kondensator hinsichtlich pH, CV-Fenster (4), niedriger Temperatur und Durchschlag erfüllt. Der spezifische Widerstand von LAC 38I betrug 54,4 Ωcm, was höher als der spezifische Widerstand von LAC 15A von 39,1 Ωcm ist. Der höhere spezifische Widerstand von LAC 38I bedeutet, dass der Rs höher und die Energieeffizienz niedriger ist, verglichen mit der mit LAC 15A aktivierten offenen Zelle. Der Kompromiss ist, dass LAC 38I eine Durchbruchsspannung aufweist, die 25 Volt höher als bei LAC 15A ist.An open cell capacitor was constructed in a similar manner to the open cell capacitor described in Example VI and activated with LAC 38I. It has been determined that LAC 38I meets the requirements for the 250 volt capacitor in terms of pH, CV window ( 4 ), low temperature and breakdown. The resistivity of LAC 38I was 54.4 Ωcm, which is higher than the resistivity of LAC 15A is 39.1 Ωcm. The higher resistivity of LAC 38I means that the Rs is higher and the energy efficiency is lower compared to the LAC 15A activated open cell. The trade-off is that LAC 38I has a breakdown voltage that is 25 volts higher than LAC 15A.

LAC 38I wurde einem Temperaturtest über drei Monate bei 37 °C, 60 °C, 85 °C und –35 °C unterzogen. Die Testflaschen enthielten LAC 38I und die Komponentenmaterialien des Kondensators, während eine Kontrollflasche nur den Elektrolyten enthielt. Sowohl die Kontroll- als auch die Testproben von LAC 38I wurden monatlich hinsichtlich pH, spezifischer elektrischer Leitfähigkeit, spezifischem Widerstand, Foliendurchbruchsspannung und Farbe getestet. Die Ergebnisse des Temperaturtests über drei Monate waren denen zu LAC 15A ähnlich. Es gab keine signifikanten Unterschiede zwischen der Kontrolle und den Testproben. Bei –35 °C blieben die verschiedenen getesteten Eigenschaften über die Zeitspanne von drei Monaten gleich. Bei 37 °C, 60 °C und 85 °C erhöhte sich der pH und der spezifische Widerstand über die Zeit geringfügig. Die Foliendurchbruchsspannung blieb unbeeinflusst. Die Elektrolytfarbe änderte sich bei 85 °C in der Kontrollflasche, aber es ist für auf Ethylenglycol basierenden Elektrolyten üblich, dass sie bei erhöhten Temperaturen gelb werden. Die gelbe Farbe ist kein Hinweis auf einen instabilen Elektrolyten.LAC 38I passed a temperature test three months at 37 ° C, 60 ° C, 85 ° C and -35 ° C subjected. The Test bottles contained LAC 38I and the component materials of the Capacitor while a control bottle contained only the electrolyte. Both the control as well as the test samples of LAC 38I were monthly in terms pH, specific electrical conductivity, resistivity, Film breakdown voltage and color tested. The results of the Temperature tests over three months were similar to those to LAC 15A. There were no significant ones Differences between the control and the test samples. At -35 ° C remained the different properties tested over the period of three Months alike. At 37 ° C, 60 ° C and 85 ° C increased pH and resistivity are marginal over time. The Film breakdown voltage was unaffected. The electrolyte color changed at 85 ° C in the control bottle, but it is for ethylene glycol based Electrolytes common, that they raised at Temperatures turn yellow. The yellow color is not an indication of one unstable electrolytes.

Dementsprechend ist LAC 38I eine alternative Wahl als Elektrolyt in einem 250 V-Kondensator. Der Elektrolyt erfüllt die Erfordernisse eines Kondensators hinsichtlich pH, CV-Fenster, niedriger Temperatur und Durchschlag. Keine Kompatibilitätsprobleme wurden zwischen LAC 38I und den im Kondensator verwendeten Bestandteilen nachgewiesen, und die langfristige Testung zeigte, dass der Elektrolyt stabil ist.Accordingly LAC 38I is an alternative choice as electrolyte in a 250V capacitor. The electrolyte Fulfills the requirements of a capacitor in terms of pH, CV window, low temperature and breakdown. No compatibility issues were used between LAC 38I and the components used in the capacitor demonstrated, and the long-term testing showed that the electrolyte is stable.

BEISPIEL VIIEXAMPLE VII

Eine andere Ausführungsform eines Elektrolyten gemäß der vorliegenden Erfindung wird als CAL 23H bezeichnet und besteht aus den in Tabelle 9 aufgeführten Bestandteilen. Dieser Elektrolyt ist zur Verwendung bei der Aktivierung eines 300 Volt-Kondensators gedacht.A other embodiment an electrolyte according to the present invention Invention is referred to as CAL 23H and consists of the in Table 9 listed Ingredients. This electrolyte is for use in activation a 300 volt capacitor.

Tabelle 9

Table 9

Es wurde bestimmt, dass der Elektrolyt CAL 23H die in Tabelle 10 aufgeführten physikalischen Eigenschaften hat. Tabelle 10 pH 4,70 spezifische elektrische Leitfähigkeit 13,7 mS/cm spezifischer Wiederstand 72,8 Ωcm Foliendurchbruch 250 Volt CV-Fenster 0,7 Volt Anoden-Zündung 330 Volt It was determined that the CAL 23H electrolyte has the physical properties listed in Table 10. Table 10 pH 4.70 specific electrical conductivity 13.7 mS / cm specific resistance 72.8 Ωcm Film Breakthrough 250 volts CV window 0.7 volts Anode Breakdown 330 volts

Ein Kondensator mit offener Zelle wurde in ähnlicher Art wie die offene Zelle, die in Beispiel VI beschrieben wurde, gebaut und mit CAL 23H aktiviert. Der Kondensator mit offener Zelle wurde hinsichtlich Kapazität, spezifischem Widerstand, Gleichstromverlust und Lade/Entlade-Leistung getestet.One Open cell capacitor was similar in nature to the open one Cell, which was described in Example VI, built and with CAL 23H activated. The open cell capacitor was considered Capacity, resistivity, DC loss and charge / discharge performance tested.

Der pH, die Leitfähigkeit und das CV-Fenster erfüllt die Kriterien für den 300 Volt-Elektrolyten. Der pH betrug weniger als 8 und das CV-Fenster war unterhalb des 0,7 Volt-Minimums (5).The pH, conductivity and CV window meet the criteria for the 300 volt electrolyte. The pH was less than 8 and the CV window was below the 0.7 volt minimum ( 5 ).

Der Kondensator mit offener Zelle hatte eine Durchbruchsspannung von 320 Volt, die über dem minimalen 15 Volt-Aufladungsschutzbereich liegt.Of the Open cell capacitor had a breakdown voltage of 320 volts over the minimum 15 volt charge protection range.

Eine Probe des CAL 23H-Elektrolyten blieb bei –38 °C nach 24 Stunden flüssig.A Sample of the CAL 23H electrolyte remained liquid at -38 ° C after 24 hours.

Der spezifische Widerstand des Elektrolyten war nach 26 Tagen bei 60 °C und 85 °C stabil.Of the resistivity of the electrolyte was stable after 26 days at 60 ° C and 85 ° C.

Es gab eine Zunahme im pH bei 60 °C und 85 °C, was eine normale Eigenschaft eines Elektrolyten ist, der Wasser, Ethylenglycol, Ammoniumacetat, Essigsäure und Phosphorsäure enthält.It gave an increase in pH at 60 ° C and 85 ° C, which is a normal property of an electrolyte, the water, Ethylene glycol, ammonium acetate, acetic acid and phosphoric acid.

Dementsprechend wurde bestimmt, dass CAL 23H die Kriterien eines 300 Volt-Elektrolyten erfüllt.Accordingly It was determined that CAL 23H meets the criteria of a 300 volt electrolyte.

Claims

Ein Elektrolyt zum Aktivieren einer Speichervorrichtung für elektrochemische Energie, wobei der Elektrolyt umfasst: a) ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und mindestens einem zweiten Lösungsmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ethylenglycol, Polyethylenglycol, Formamid, Dimethylformamid und γ-Butyrolacton und Mischungen davon; b) ein Ammoniumsalz, das in dem Lösungsmittel gelöst ist, und c) eine Mischung von Säuren, die Phosphorsäure einschließt.An electrolyte for activating a storage device for electrochemical Energy, wherein the electrolyte comprises: a) a mixed solvent from water and at least one second solvent selected from Group consisting of ethylene glycol, polyethylene glycol, formamide, Dimethylformamide and γ-butyrolactone and Mixtures thereof; b) an ammonium salt dissolved in the solvent solved is and c) a mixture of acids including phosphoric acid.

Elektrolyt nach Anspruch 1, wobei das Ammoniumsalz aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumacetat, Ammoniumformiat, Ammoniumhydrogenmaleat und Ammoniumhydrogenphosphat und Mischungen davon ausgewählt ist.The electrolyte of claim 1, wherein the ammonium salt from the group consisting of ammonium acetate, ammonium formate, ammonium hydrogen maleate and ammonium hydrogenphosphate and mixtures thereof.

Elektrolyt nach Anspruch 1, wobei die Säure aus der Gruppe bestehend aus Citronensäure, Oxalsäure, Ameisensäure, Maleinsäure, Malonsäuere, Äpfelsäure, Schwefelsäure, Adipinsäure, Bernsteinsäure, Salpetersäure und Essigsäure und Mischungen davon ausgewählt ist.The electrolyte of claim 1, wherein the acid is the group consisting of citric acid, oxalic acid, formic acid, maleic acid, malonic acid, malic acid, sulfuric acid, adipic acid, succinic acid, nitric acid and acetic acid and mixtures thereof is.

Elektrolyt nach Anspruch 1, der eine pH zwischen 1 bis 7 aufweist.An electrolyte according to claim 1, which has a pH between 1 to 7.

Elektrolyt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Elektrolyt umfasst: a) ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und Ethylenglycol; b) eine Beimengung aus Ammoniumacetat; c) eine gemischte Säure aus Essigsäure und Phosphorsäure.Electrolyte according to one of the preceding claims, wherein the electrolyte comprises: a) a mixed solvent of water and ethylene glycol; b) an admixture of ammonium acetate; c) a mixed acid from acetic acid and phosphoric acid.

Elektrolyt nach Anspruch 5, wobei bis zu 85 Gew.-% Wasser und bis zu 95 Gew.-% Ethylenglycol vorliegt.An electrolyte according to claim 5, wherein up to 85% by weight Water and up to 95 wt .-% ethylene glycol is present.

Elektrolyt nach Anspruch 5, wobei bis zu 50 Gew.-% Ammoniumacetat vorliegt.An electrolyte according to claim 5, wherein up to 50% by weight Ammonium acetate is present.

Elektrolyt nach Anspruch 5, wobei bis zu 80 Gew.-% Ammoniumacetat und bis zu 6 Gew.-% Phosphorsäure vorliegtAn electrolyte according to claim 5, wherein up to 80% by weight Ammonium acetate and up to 6 wt .-% phosphoric acid is present

Ein Kondensator, der umfasst: a) eine Anode aus einem Ventilmetall („valve metal"); b) eine Kathode aus Rutheniumoxid, und c) einen Elektrolyt, der die Anode und Kathode aktiviert, wobei der Elektrolyt umfasst: i) ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und Ethylenglycol; ii) ein Ammoniumsalz, das in dem Lösungsmittel aufgelöst ist, und iii) eine Mischung von Säuren, die Phosphorsäure enthält.A capacitor that includes: a) an anode from a valve metal ("valve metal "); b) a cathode of ruthenium oxide, and c) an electrolyte which activates the anode and cathode, wherein the electrolyte comprises: i) a mixed solvent from water and ethylene glycol; ii) an ammonium salt which is in the solvent disbanded is and iii) a mixture of acids containing phosphoric acid.

Kondensator nach Anspruch 9, einschließlich Bereitstellen des Elektrolyts mit bis zu 85 Gew.-% Wasser und bis zu 95 Gew.-% Ethylenglycol.A capacitor according to claim 9, including providing of the electrolyte with up to 85% by weight of water and up to 95% by weight Ethylene glycol.

Kondensator nach Anspruch 9, einschließlich Bereitstellen des Elektrolyts mit bis zu 50 Gew.-% Ammoniumacetat.A capacitor according to claim 9, including providing of the electrolyte with up to 50% by weight of ammonium acetate.

Kondensator nach Anspruch 9, einschließlich Bereitstellen des Elektrolyts mit bis zu 80 Gew.-% Essigsäure und mit bis zu 6 Gew.-% Phosphorsäure.A capacitor according to claim 9, including providing of the electrolyte with up to 80% by weight of acetic acid and up to 6% by weight Phosphoric acid.

Kondensator nach Anspruch 9, umfassend eine Tantal-Anode.A capacitor according to claim 9, comprising a tantalum anode.

Kondensator nach Anspruch 9, wobei das Rutheniumoxid auf einem Titansubstrat bereitgestellt ist.A capacitor according to claim 9, wherein the ruthenium oxide is provided on a titanium substrate.

Kondensator nach Anspruch 9, wobei der Elektrolyt 49,41 Gew.-% entionisiertes Wasser, 19,45 Gew.-% Ethylenglycol, 15,55 Gew.-% Ammoniumacetat, 0,31 Gew.-% Phosphorsäure und 15,28 Gew.-% Essigsäure enthält.A capacitor according to claim 9, wherein the electrolyte 49.41% by weight of deionized water, 19.45% by weight of ethylene glycol, Contains 15.55 wt .-% ammonium acetate, 0.31 wt .-% phosphoric acid and 15.28 wt .-% acetic acid.

Kondensator nach Anspruch 9, wobei der Elektrolyt 44,46 Gew.-% entionisiertes Wasser, 34,61 Gew.-% Ethylenglycol, 10,04 Gew.-% Ammoniumacetat, 0,51 Gew.-% Phosphorsäure und 10,39 Gew.-% Essigsäure enthält.A capacitor according to claim 9, wherein the electrolyte 44.46% by weight of deionized water, 34.61% by weight of ethylene glycol, Contains 10.04% by weight of ammonium acetate, 0.51% by weight of phosphoric acid and 10.39% by weight of acetic acid.

Kondensator nach Anspruch 9, wobei der Elektrolyt 46,52 Gew.-% entionisiertes Wasser, 36,05 Gew.-% Ethylenglycol, 8,29 Gew.-% Ammoniumacetat, 0,44 Gew.-% Phosphorsäure und 8,70 Gew.-% Essigsäure enthält.A capacitor according to claim 9, wherein the electrolyte 46.52% by weight of deionized water, 36.05% by weight of ethylene glycol, Contains 8.29 wt .-% ammonium acetate, 0.44 wt .-% phosphoric acid and 8.70 wt .-% acetic acid.

Kondensator nach Anspruch 9, wobei der Elektrolyt 46,59 Gew.-% entionisiertes Wasser, 41,45 Gew.-% Ethylenglycol, 5,60 Gew.-% Ammoniumacetat, 0,48 Gew.-% Phosphorsäure und 5,88 Gew.-% Essigsäure enthält.A capacitor according to claim 9, wherein the electrolyte 46.59% by weight of deionized water, 41.45% by weight of ethylene glycol, 5.60% by weight of ammonium acetate, 0.48% by weight of phosphoric acid and 5.88% by weight of acetic acid.

Kondensator nach Anspruch 9, wobei der Elektrolyt 51,94 Gew.-% entionisiertes Wasser, 40,29 Gew.-% Ethylenglycol, 3,54 Gew.-% Ammoniumacetat, 0,59 Gew.-% Phosphorsäure und 3,64 Gew.-% Essigsäure enthält.A capacitor according to claim 9, wherein the electrolyte 51.94% by weight of deionized water, 40.29% by weight of ethylene glycol, Contains 3.54 wt .-% ammonium acetate, 0.59 wt .-% phosphoric acid and 3.64 wt .-% acetic acid.

Ein Verfahren zum Bereitstellen eines Elektrolyts, umfassend die Schritte: a) Mischen von Wasser und Ethylenglycol, um ein Lösungsmittelgemisch bereitzustellen; b) Lösen eines Ammoniumsalzes in dem Lösungsmittelgemisch, und c) Bereitstellen eines Gemisches von Säuren, das Phosphorsäure in dem Lösungsmittelgemisch enthält.A method for providing an electrolyte, comprising the steps: a) mixing water and ethylene glycol, to a solvent mixture provide; b) Solve an ammonium salt in the solvent mixture, and c) providing a mixture of acids, the phosphoric acid in the Solvent mixture contains.

Verfahren nach Anspruch 20, einschließlich dem Auswählen des Ammoniumsalzes aus der Gruppe bestehend aus Ammoniumacetat, Ammoniumformiat, Ammoniumhydrogenmaleat und Ammoniumhydrogenphosphat und Mischungen davon.The method of claim 20, including Choose the ammonium salt from the group consisting of ammonium acetate, Ammonium formate, ammonium hydrogen maleate and ammonium hydrogen phosphate and mixtures thereof.

Verfahren nach Anspruch 20, einschließlich dem Auswählen der Säure aus der Gruppe bestehend aus Citronensäure, Oxalsäure, Ameisensäure, Maleinsäure, Malonsäure, Äpfelsäure, Schwefelsäure, Adipinsäure, Bernsteinsäure, Salpetersäure und Essigsäure und Mischungen davon.The method of claim 20, including Choose the acid from the group consisting of citric acid, oxalic acid, formic acid, maleic acid, malonic acid, malic acid, sulfuric acid, adipic acid, succinic acid, nitric acid and acetic acid and mixtures thereof.

Verfahren zum Bereitstellen eines Kondensators, umfassend die Schritte a) Bereitstellen einer Tantal-Anode; b) Bereitstellen einer Rutheniumoxid-Kathode; c) Aktivieren der Anode und der Kathode mit einem Elektrolyt, wobei der Elektrolyt umfasst: i) ein gemischtes Lösungsmittel aus Wasser und Ethylenglycol; ii) ein Ammoniumsalz, das in dem Lösungsmittel gelöst ist, und iii) ein Gemisch von Säuren, das Phosphorsäure enthält.Method for providing a capacitor, comprising the steps a) providing a tantalum anode; b) Providing a ruthenium oxide cathode; c) activate the Anode and the cathode with an electrolyte, wherein the electrolyte includes: i) a mixed solvent of water and ethylene glycol; ii) an ammonium salt dissolved in the solvent solved is and iii) a mixture of acids containing phosphoric acid.

Verfahren nach Anspruch 23, einschließlich dem Bereitstellen des Elektrolyts, der Wasser, das bis zu 85 Gew.-% beträgt, und Ethylenglycol, das bis zu 95 Gew.-% beträgt, aufweist.The method of claim 23, including Providing the electrolyte, the water, which is up to 85% by weight is, and ethylene glycol, which is up to 95% by weight.

Verfahren nach Anspruch 23, einschließlich dem Bereitstellen des Elektrolyts, der Ammoniumacetat aufweist, das bis zu 50 Gew.-% beträgt.The method of claim 23, including Providing the electrolyte comprising ammonium acetate, the up to 50 wt .-% is.

Verfahren nach Anspruch 23, einschließlich dem Bereitstellen des Elektrolyts, der Essigsäure, das bis zu 80 Gew.-% beträgt, und Phosphorsäure, das bis zu 6 Gew.-% beträgt, aufweist.The method of claim 23, including Providing the electrolyte, the acetic acid, which is up to 80 wt .-%, and Phosphoric acid, which is up to 6% by weight, having.

Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Rutheniumoxid auf einem Titansubstrat bereitgestellt wird.The method of claim 23, wherein the ruthenium oxide is provided on a titanium substrate.